Čeští vědci hledají cestu k jaderné fúzi bez neutronů. Může přinést víc energie bez radioaktivního odpadu
Jak udělat čistou energii ještě čistší. O to se pokouší tým vědců ze čtyř zemí včetně dvou českých akademických ústavů. Snaží se zvládnout další variantu jaderné fúze. To je způsob, jakým uvolňuje energii Slunce a další hvězdy ve vesmíru.
„Existuje více možností, jak slučovat jádra,“ říká pro Radiožurnál Miroslav Krůs z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd. A vysvětluje, že slučováním jader atomů se za vysokých teplot a tlaků dá uvolnit obrovské množství energie.
„Na povrch malé palivové kuličky by svítily lasery, které by palivo ohřály, stlačily. Ono by pak udělalo fúzi, a tím pádem by se uvolnila spousta energie. Zvláštní skupinu představují takzvané bezneutronové reakce, z nich nejslibnější je reakce protonu s borem,“ přibližuje.
Záleží totiž na tom, jakou formou se energie uvolňuje. Mohou to být rychle letící neutrony – v takových experimentech jsou vědci nejdál. Když ale neutrony narážejí do stěn reaktoru, mohou v nich vybudit radioaktivitu a opotřebovávají je. Jak to vypadalo při úspěšném experimentu s jadernou fúzí a neutrony?
„Nikdo nerozhoduje o tom, kam ten neutron poletí, jakým směrem. Takže letí zhruba rovnoměrně do všech směrů. Celá komora musí být odstíněná, protože nechceme, aby částce letěly do kanceláří kolegů nebo nedej bože neprolétly stropem a nepoškodily elektroniku v letadlech,“ popisuje Milan Holec, fyzik z americké národní laboratoře v Livermoru.
Bezneutronové fúze
Vědci z Finska, Česka, Německa a Velké Británie proto zkoumají i možnosti bezneutronové fúze, kde by z reakce vylétávaly pomalejší a lépe zvladatelné částice. „U proton-borové reakce nám vznikají alfa částice, což jsou nabitá jádra helia, která nám odnáší energii,“ zdůrazňuje Krůs.
‚Opravdový milník.‘ Vítr je v Británii poprvé hlavním zdrojem elektrické energie
Číst článek
Tyto částice sice nenesou tolik energie jako neutrony, ale velká výhoda je, že jsou elektricky nabité. To by mohlo výrazně zjednodušit výrobu elektřiny v reaktorech.
„Odpadá fáze konverze energie neutronů do ohřátí vody a na turbínu. Tady bychom mohli, podobně jako je to v solárních panelech, vyrábět elektřinu přímo dopadem alfa částice na nějaký povrch konvertoru,“ přibližuje Krůs.
Bezneutronovou fúzi je ale ještě náročnější zažehnout než tu základní s neutrony. I při ní vědci potřebují pomocí supersilných laserů nebo magnetů hmotu zahustit a zahřát na teplotu v milionech stupňů, aby se zažehla potřebná reakce.
„Pokud bychom chtěli získat energii z protonu a boru, tak musíme mít 15x vyšší teploty a 10x vyšší hustoty, takže vzhledem k tomu, že neumíme dosáhnout ani té standardní fúze, tak tato je ještě hodně v plenkách,“ upozorňuje Krůs.
Nové lasery
Vědci potřebují jednak vyvinout dostatečně výkonné lasery, které by dodaly energii v potřebném množství a v dostatečně častých a rychlých pulzech. Jednak také pracují na materiálu, ze kterých by byly vyrobené takzvané palivové terče v reaktoru a ve kterých by se slučovala jádra vodíku a boru. Na obou úkolech pracují i čeští akademici.
Soběstačnost pomocí fotovoltaiky je v zimních měsících chiméra, říká analytik Macenauer
Číst článek
„Ústav fyziky plazmatu se zabývá tou vlastní demonstrací, těmi experimenty. A ústav anorganické chemie, skupina kolegy Michaela Londesborougha syntetizují molekuly boranu, které budeme naším laserem ostřelovat a u kterých chceme dosáhnout proton-borové fúze,“ doplňuje Krůs.
Fúze vodíku s borem už se vědcům podařilo dosáhnout, ovšem stále ještě do experimentu více energie vkládají, než se jí podaří získat. Jednou z cest by mohly být zmíněné lepší palivové terče.
„Terče, které se používají, používají většinou běžně dostupné materiály jako třeba polyethylen, ve kterém máte naimplantovaný bor a vodík. Naše terče, to naše ‚palivo‘, obsahuje pouze bor a pouze vodík. Není tam žádná další nosná matrice,“ uzavírá Krůs.
Kromě těchto vylepšení má mezinárodní tým vědců ještě další, které momentálně projednává patentový úřad. I tak ale podle Miroslava Krůse potrvá ještě desítky let, než se podaří zvládnout reakci tak, aby se z ní dala získávat energie.
